i Universitas Kristen Maranatha
PERANCANGAN DAN ANALISIS ANTENA 3G UNTUK
WIRELESS INTERNET
Arief Tegar Laksono / 0322143
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Krtisten Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia,
email : ayy13p@yahoo.com
ABSTRAK
Antena 3G dibutuhkan untuk meningkatkan sinyal gelombang 3G agar mendapatkan penguatan yang lebih optimum. Salah satu jenis antena yang banyak dipakai sebagai antena pengarah adalah antena Yagi - Uda. Antena Yagi - Uda memiliki kelebihan yaitu gain antena yang tinggi dan realisasi antena yang relatif mudah. Antena Yagi – Uda tersebut dirancang untuk bekerja dalam batas-batas spesifikasi teknis tertentu sehingga sinyal yang diterima dapat diproses lebih optimum oleh penerima. Hasil penelitian atau pemikiran dari W. L. Stutzman dan G. A. Thiele digunakan sebagai acuan pendekatan rancangan modifikasi antena Yagi - Uda. Rancangan telah direalisasikan dan diukur unjuk kerjanya. Hasil ukur parameter antena memenuhi batas – batas spesifikasi yang dibutuhkan.
Universitas Kristen Maranatha ii
3G ANTENNA DESIGN AND ANALYSIS FOR WIRELESS
INTERNET
Arief Tegar Laksono / 0322143
Electrical Engineering, Maranatha Cristian University, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia,
email : ayy13p@yahoo.com
ABSTRACT
The 3G antenna is required to increase the 3G wave signals in order that obtain more optimum reinforcement. One type of antenna that widely used as a directive antenna is a Yagi – Uda antenna. The advantages of Yagi – Uda antenna is high gain antennas and antenna realization that relatively easy. The Yagi – Uda antenna is designed to work within the limits of certain technical specifications so that the received signal can be more optimally processed by the recipient. The research or idea by W. L. Stutzman and G. A. Thiele used as an approach reference of Yagi - Uda antenna modification design. The design had been realized and measured work performance. Outcome measure antenna parameters comply with the required limits specification.
v Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
BAB I PENDAHULUAN ... 1
I.1 Latar Belakang Masalah ... 1
I.2 Perumusan Masalah ... 2
I.3 Maksud dan Tujuan ... 2
I.4 Pembatasan Masalah ... 2
I.5 Spesifikasi Alat ... 3
I.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 4
II.1 Antena... 4
II.1.1 Parameter – Parameter Dasar Antena ... 4
II.1.1.1 Pola Radiasi ... 4
II.1.1.2 Pengarahan (Directivity) ... 7
II.1.1.3 Impedansi Input ... 8
II.1.1.4 Penguatan (Gain) ... 10
II.1.2 Antena Yagi – Uda ... 11
II.1.2.1 Elemen Antena Yagi – Uda ... 11
II.1.2.2 Proses Pembentukan Pola Radiasi Pada Antena Yagi – Uda ... 12
vi Universitas Kristen Maranatha
II.2 3G (Third Generation) ... 14
II.2.1 Teknologi Sebelum 3G ... 15
II.2.1.1 Teknologi Generasi Awal (0G) ... 15
II.2.1.2 Teknologi Generasi Pertama (1G) ... 16
II.2.1.3 Teknologi Generasi Kedua (2G) ... 16
II.2.1.4 Teknologi Generasi Dua Setengah (2.5G)... 17
II.2.2 Teknologi Generasi Ketiga (3G) ... 17
II.2.3 Modem 3G ... 21
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ... 23
III.1 Perancangan ... 23
III.1.1 Spesifikasi Antena ... 23
III.1.2 Perencanaan Konstruksi Antena Yagi – Uda ... 23
III.1.3 Perhitungan Elemen Antena Yagi – Uda ... 25
III.1.3.1 Susunan Antena Yagi – Uda Berdasarkan Tabel ... 26
III.1.3.2 Susunan Antena Yagi – Uda yang Akan Direalisasikan ... 26
III.1.4 Pemilihan Bahan yang Digunakan ... 27
III.2 Perealisasian ... 27
BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISIS ... 30
IV.1 Pengukuran VSWR ... 30
IV.1.1 Peralatan yang Digunakan ... 30
IV.1.2 Prosedur Pengukuran VSWR ... 30
IV.1.3 Hasil Pengukuran VSWR ... 31
IV.1.4 Analisis Pengukuran VSWR ... 33
IV.2 Pengukuran Penguatan atau Gain ... 34
IV.2.1 Peralatan yang Digunakan ... 34
IV.2.2 Prosedur Pengukuran Penguatan atau Gain ... 34
IV.2.3 Hasil Pengukuran Penguatan atau Gain ... 35
vii Universitas Kristen Maranatha
IV.3 Pengukuran Pola Radiasi ... 37
IV.3.1 Peralatan yang Digunakan ... 37
IV.3.2 Prosedur Pengukuran Pola Radiasi ... 37
IV.3.3 Hasil Pengukuran Pola Radiasi ... 37
IV.3.4 Analisis Pengukuran Pola Radiasi ... 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 42
V.1 Kesimpulan... 42
V.2 Saran ... 42
DAFTAR PUSTAKA ... 43 LAMPIRAN A – DATA KABEL COAXIAL
viii Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel II.1 Perkembangan kecepatan akses dari 1G sampai 3G ... 20
Tabel III.1 Tabel karakterisitik antena Yagi – Uda ... 23
Tabel IV.1 Hasil pengukuran pola radiasi azimuth ... 38
ix Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar II.1 Pola radiasi isotropis ... 5
Gambar II.2 Pola radiasi directional ... 5
Gambar II.3 Pola radiasi omni directional ... 6
Gambar II.4a Lobe radiasi dan beamwidth pola radiasi ... 7
Gambar II.4b Pola linear lobe dan beamwidth dalam bidang dimensi dua ... 7
Gambar II.5a Saluran transmisi dan antena ... 9
Gambar II.5b Rangkaian pengganti antena ... 9
Gambar II.6 Pola radiasi dua buah elemen ½ λ, sebuah driven dan sebuah parasitik ... 12
Gambar II.7 Pola radiasi dua buah elemen antena Yagi – Uda yang terdiri dari sebuah driver dan sebuah reflector dengan reflector lebih panjang dari driver ... 12
Gambar II.8 Pola radiasi dua buah elemen antena Yagi – Uda yang terdiri dari sebuah driver dan sebuah director dengan director lebih pendek dari driver ... 13
Gambar II.9 Pola radiasi tiga buah elemen antena Yagi – Uda yang terdiri dari sebuah driver, sebuah reflector, dan sebuah director ... 13
Gambar II.10 Kurva gain antena Yagi – Uda terhadap jumlah elemen ... 14
Gambar II.11 Yang Termasuk Teknologi 2G, 2.5G, 3G ... 19
Gambar II.12 Contoh modem 3G berkonektor antena eksternal ... 21
Gambar II.13 Modem 3G tipe PCMCIA Card ... 21
Gambar II.14 Modem 3G tipe USB... 22
Gambar III.1 Antena Yagi – Uda yang akan direalisasikan ... 24
Gambar III.2 Antena Yagi – Uda yang akan direalisasikan tampak atas ... 24
x Universitas Kristen Maranatha
Gambar III.4 Elemen director... 28
Gambar III.5 Elemen reflector ... 28
Gambar III.6 Bentuk fisik antena Yagi – Uda yang direalisasikan ... 29
Gambar IV.1 Set – up pengukuran VSWR... 31
Gambar IV.2 Grafik respon VSWR pada alat ukur... 32
Gambar IV.3 Grafik respon VSWR ... 32
Gambar IV.4 Set – up pengukuran penguatan atau gain ... 34
Gambar IV.5 Respon daya terima maksimum antena Yagi – Uda ... 35
Gambar IV.6 Respon daya terima maksimum antena referensi ... 36
Gambar IV.7 Plot pola radiasi azimuth ... 40
LAMPIRAN A
DATA KABEL COAXIAL
Tipe Kabel Impedansi RG-6
LAMPIRAN B
BEBERAPA MODEM 3G BERKONEKTOR EKSTERNAL
SERI MODEM NAMA MODEM
1. SIERRA AIRCARD SERIES
2. SIERRA COMPASS SERIES
3. SONY ERICSSON SERIES
4. OPTION SERIES
SERI MODEM NAMA MODEM
5. HUAWEI SERIES
6. NOVATEL SERIES
7. MERLIN & ZTE SERIES
Option Wireless HSDPA Option Wireless Max HSDPA Huawei E156G
LAMPIRAN C
HASIL PERCOBAAN TERHADAP BEBERAPA ISP
ISP : Telkomsel Flash
SESUDAH PASANG ANTENA SEBELUM PASANG ANTENA
0 bar menjadi HSDPA (4 bar)
Kenaikan 19 dBm
0 bar menjadi HSDPA (2 bar)
ISP : Telkomsel Flash
SEBELUM PASANG ANTENA SESUDAH PASANG ANTENA
GPRS menjadi HSDPA (1 bar)
Penurunan 7 dBm
0 bar menjadi HSDPA (3 bar)
ISP : IM2 Broom Classic
SEBELUM PASANG ANTENA SESUDAH PASANG ANTENNA
3G (0 bar) menjadi 3G (4 bar)
Kenaikan 20 dBm
3G (1 bar) menjadi 3G (4 bar)
ISP : IM2 Broom Classic
SESUDAH PASANG ANTENA
SEBELUM PASANG ANTENA
3G (1 bar) menjadi 3G (5 bar full)
Kenaikan 34 dBm
LAMPIRAN D
FOTO
Foto Cable and Antenna Analyser
Foto Signal Generator
Foto Spectrum Analyzer
Foto Set-up Pengukuran VSWR
Foto Set-up Antena Pemancar
Foto Set-up Antena Penerima
Foto Set-up Pengukuran Gain dan Pola Radiasi
Foto Rotator
Foto Set-up Antena – Modem – Laptop
1 Universitas Kristen Maranatha
BAB I
PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, maksud dan tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat, dan sistematika penulisan.
I.1. LATAR BELAKANG MASALAH
Inovasi di dalam teknologi telekomunikasi berkembang sangat cepat dan selaras dengan perkembangan karakteristik masyarakat modern yang memiliki mobilitas tinggi, mencari layanan yang fleksibel, serba mudah dan efisiensi di segala aspek. Seiring dengan perkembangan teknologi telekomunikasi, teknologi
wireless atau nirkabel memberikan kemudahan, segala sesuatunya dikoneksikan tanpa menggunakan kabel. Teknologi wireless memiliki fleksibilitas, menawarkan efisiensi dalam waktu dan biaya, mengurangi pemakaian kabel dan penambahan jumlah pengguna dapat dilakukan dengan mudah dan cepat.
Pada saat ini teknologi wireless telah diimplementasikan dalam berbagai bidang, dan salah satunya adalah untuk memberikan layanan internet bagi masyarakat. Layanan wireless internet menjadi populer di Indonesia setelah munculnya teknologi wireless fidelity (WiFi). Teknologi WiFi memungkinkan para penggunanya untuk mengakses internet secara nirkabel namun dengan range
yang terbatas (±100m). Karena keterbatasan jangkauan tersebut maka wireless internet mulai dikembangkan pada jaringan telepon seluler (GSM dan CDMA) yang jangkauannya lebih luas.
3G merupakan salah satu aplikasi koneksi wireless internet. Teknologi 3G menjadi menarik karena menjanjikan kecepatan dalam transfer data yang lebih tinggi dan masih banyak lagi kelebihan yang terdapat di dalam teknologi 3G. Namun penggunaan aplikasi 3G masih terdapat beberapa kelemahan diantaranya
Universitas Kristen Maranatha 2
Dalam tugas akhir ini, akan dirancang dan dianalisis antena untuk aplikasi 3G wireless internet yang mampu untuk memperkuat sinyal dan mendapatkan sinyal yang lebih optimum. Antena beroperasi pada modem 3G yang terhubung ke PC atau laptop dan pada modem tersebut terdapat konektor antena eksternal.
I.2. PERUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana merealisasikan antena yang dapat bekerja untuk aplikasi 3G
wireless internet pada frekuensi 1,92 – 2,17 Ghz?
2. Bagaimana hasil pengukuran dan analisis dari antena tersebut?
I.3. MAKSUD DAN TUJUAN
Tujuan tugas akhir ini adalah untuk merancang dan menganalisis antena 3G wireless internet.
I.4. PEMBATASAN MASALAH
Adapun pembatasan masalah dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Pada perancangan akan dipergunakan hasil penelitian atau pemikiran dari W.
L. Stutzman and G. A. Thiele sebagai acuan pendekatan.
2. Antena yang direalisasikan yaitu modifikasi antena Yagi – Uda 7 elemen. Hasil yang diharapkan adalah antena yang memenuhi spesifikasi kerja sebagai berikut :
a. Frekuensi kerja : 1,92 – 2,17 GHz.
b. VSWR : ≤ 1,3.
c. Gain : ≥ 12 dB.
3. Karakteristik antena didapat dengan melakukan pengukuran langsung dan analisis, yaitu meliputi:
a. VSWR.
b. Gain atau penguatan. c. Pola radiasi.
Universitas Kristen Maranatha 3
I.5. SPESIFIKASI ALAT
1. Antena yang direalisasikan adalah modifikasi antena Yagi - Uda dengan spesifikasi kerja sebagai berikut :
a. Frekuensi kerja : 1,92 – 2,17 GHz.
b. VSWR : ≤ 1,3.
c. Gain : ≥ 12 dB.
2. Alat yang digunakan pada pengukuran parameter antena yaitu:
a. Cable and Antenna Analyzer SiteMaster Anritsu S331D 25MHz – 4GHz. b. Signal Generator : HP 8620C Sweep Oscillator 0,1 - 2,4GHz.
c. Advantest R3271A Spectrum Analyzer 100Hz - 26,5GHz.
I.6. SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I : Pendahuluan
Dalam bab ini dibahas tentang latar belakang, identifikasi masalah, maksud dan tujuan, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan.
BAB II : Landasan Teori
Dalam bab ini dibahas tentang beberapa landasan teori yang berguna dalam membuat Tugas Akhir ini: konsep dasar antena, sekilas membahas tentang 3G. BAB III : Perancangan Dan Realisasi
Dalam bab ini dibahas tentang perancangan dan realisasi antena. BAB IV : Pengukuran dan Analisis
Dalam bab ini dibahas pengukuran dan analisa data dari antena yang telah dirancang dan direalisasikan.
BAB V : Kesimpulan dan Saran
42 Universitas Kristen Maranatha
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini akan diuraikan mengenai kesimpulan dan saran yang didasarkan pada hasil pengamatan dari pengujian yang telah dilakukan.
V.1 Kesimpulan
1. Pada proyek tugas akhir ini telah berhasil direalisasikan antena Yagi – Uda untuk aplikasi 3G wireless internet yang memenuhi spesifikasi kerja sebagai berikut :
a. Frekuensi kerja : 1,92 – 2,17 GHz.
b. VSWR : ≤ 1,3.
c. Gain : ≥ 12 dB.
2. FBR antena sebesar 11 dB pada pola radiasi horisontal.
3. Antena yang direalisasikan dapat dipakai secara optimum untuk aplikasi 3G
wireless internet.
V.2 Saran
1. Sebaiknya digunakan aplikasi software simulator pada perancangan antena untuk mempercepat perancangan.
Universitas Kristen Maranatha 43
DAFTAR PUSTAKA
1. Clint Smith and Daniel Collins, “3G Wireless Networks”, The McGraw-Hill Companies, Inc., United States, 2002.
2. Ian Poole, B.Sc. (Eng.), C. Eng., M.I.E.E., “Antennas for VHF and UHF”, BERNARD BABANI (publishing) LTD, London. England, March, 1994.
3. Ir. Supartono, M.Sc, “ Antena & Propagasi Gelombang”, Catatan Kuliah Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha, 2007.
4. John D. Kraus, “Antennas”, McGraw-Hill, Inc., United States, 1980.
5. W. L. Stutzman and G. A. Thiele, “Antenna Theory and Design”, John Wiley & Sons. Inc., Canada, 1981.
